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已刊登至《无线电》六月刊   早在 1994 年爱立信公司就创立了蓝牙技术，并制定了基本的技术规范，原意是创造一种设备间通讯的标准化协议，以解决设备间通讯不兼容的情况，规范公布后得到大量移动设备制造商的支持，并于 1999 年成立 蓝牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group），该联盟制定并维护蓝牙无线规范，并对设备制造厂商提供Bluetooth认证与授权。   当前影响最广的版本应该是蓝牙4.0， 本标准中增加了 Bluetooth Smart 和 Bluetooth SmartReady 标准。特别是 Bluetooth Smart 版本，作为低功耗蓝牙（ Bluetooth Low Energy ，简称 BLE ），相对历史版本有质的飞跃，主要表现在成本低，功耗低，峰值电流极小并可以非常快速的建立连接，使用一粒纽扣电池就可以连续工作数年之久。相较于 Zigbee 和传统蓝牙，协议标准化和低功耗的优势让 BLE 在智能家居和穿戴设备上的优势一目了然，如图 1 所示。     图 1 常用无线协议比较 特别是 2011 年开始苹果 iOS 原生支持 BLE 之后， BLE 得到大量 iOS 周边厂商和智能设备厂商的响应，基于 BLE 技术开发的智能硬件遍地开花，如：智能体重秤，智能手环，智能灯控，智能水杯，智能马桶，智能闹钟……   项目背景 近两年各种智能家居的产品层出不穷，而且众多“科技公司”“互联网企业”“资本投资公司”纷纷加入战团，看到做手机的 A 公司出了一个智能净化器，做空调的 B 公司出了一个智能手机，做手表的 C 公司出了一个智能手环，做马桶的 D 公司坐不住了，在马桶里面塞进去了一个温控 + 通讯模块，就诞生了智能马桶 … 智能设备市场好热闹啊。那么智能产业迅速发展的现在，我们在智能家居上还能有什么创意可以挑衅？灵感真的都源于生活，小熊有一天开门收快递，然后无情的风把万恶的门拍死了，只剩小熊穿着睡衣举着手机拿着包裹在风中凌乱，开锁小哥在小熊女友担保外加 3 张毛爷爷之后才高抬贵手开了门，懊恼啊 … 拍大腿的瞬间，当时小熊就萌发了一个念头，要是门锁换成智能控制的话，是不是钥匙就不再困扰我们了！！！只需要打开手机 APP ，就可以操纵智能门锁开门，或者像有强迫症的熊二，每次锁完门都要回头再看一次门有没有锁好，是不是有了门锁的手机 APP ，就可以随时看自家门锁的开关状态了！   想法出来了，回头就开始一步步落实。经过对场景设想，最终选用蓝牙 + 以太网网关的方案，正是因为蓝牙短距离 + 传输速度快的优势，其中以太网网关部分使用 W5500 硬件协议栈芯片实现。为了更加体现门锁的智能化，小熊设想了几个场景：其一是小熊出门收快递，门被无意中关上了，可以直接用手机开门；其二小熊不在家，小熊女朋友需要进门洗衣服做饭，小熊可以远程给女朋友开门；其三是熊二被女朋友赶出来了，需要临时借宿，小熊可以给熊二手机授予限时的开门权限（如 2 周）。看起来是不是很强大！图 2 就是小熊今天要为大家介绍的蓝牙智能门锁的实现示意图。 图 2 蓝牙智能门锁示意图   本方案的组成主要分为三个部分： BLE 门锁机构， BLE 网关设计，门锁管理服务器。因为门锁管理服务器主要为数据库管理以及 APP 调用等内容，本文不做过多阐述，本文将主要讲述 BLE 门锁和 BLE 的以太网网关的实现等部分内容。   关于 BLE 的实现，我们选用的是目前市场上最常见的 TI CC2541 ， CC2541 是 BLE 单芯片解决方案，包含一个工业级的 8051 内核以及 RF 收发器，集成 TI 的 BLE 低功耗协议栈并拥有相对完善的低功耗外设；而以太网部分用的硬件协议栈芯片 W5500 ， W5500 芯片 使用硬件逻辑门电路实现TCP/IP协议栈的传输层及网络层（如：TCP, UDP, ICMP, IPv4, ARP, IGMP, PPPoE 等协议），并集成了数据链路层，物理层，以及 32K 字节片上 RAM 作为数据收发缓存。不言而喻， W5500 非常适合 CC2541 这种 8051 内核，而且片上资源不是很丰富的 MCU ，一切就这么愉快的决定了。   为了实现 BLE 通讯，我们需要使用两个 CC2541 模块，一个作为 Central ，另一个作为 Peripheral ；他们之间实现 BLE 通信，其中 Peripheral 作为门锁机构的控制，而 Central 则驱动 W5500 作为 TCP Client 实现网络通信，从而在网络端查询门锁状态以及实现网络控制开锁的功能。图 3 列出了需要准备的硬件设备。 图 3 所需硬件设备 准备工作： 1. 安装编译环境 IAR Embedded Workbench for 8051 8.10 Evaluation 2. 安装协议栈 BLE-CC254x-1.3.2 3. 安装 CC-Debugger 模块调试下载器驱动   BLE 以太网网关部分： BLE 以太网网关部分结构如图 4 ：   图4 BLE 以太网网关接线图   需要在 CC2541 的 Central 模式中集成 W5500 的驱动以及 Socket 处理部分，由于 W5500 的函数驱动库是分层次书写的，我们只需将 SPI 通信的硬件抽象层的函数重新编写即可。 以下为 CC2541 的 SPI1 的初始化配置函数和数据收发函数的程序，以及复位管脚的控制程序： 01 void WIZ_SPI_Init(void) 02 { 03      PERCFG |=   0x02;                 // PERCFG.U1CFG = 1 04      P1SEL   |=   0xE0;                 // P1_7, P1_6, and P1_5 are 05                 peripherals 06 07      P1SEL   = ~0x10;                 // P1_4 is GPIO (SSN) 08      P1DIR   |=   0x10;                 // SSN is set as output 09 10      // Set baud rate to max (system clock frequency / 8) 11      U1CSR = 0;                       // SPI Master Mode 12      // Configure phase, polarity, and bit order 13      U1GCR = 15; 14      U1BAUD = 255; 15      U1UCR = 0x80; 16      U1GCR |= BV(5); 17 18      P1SEL   = ~0x08;             // P1_3 is GPIO (SSN) 19      P1DIR   |=   0x08;             // P1_3 is set as output 20 } 21 22 void WIZ_RST(uint8 val) 23 { 24      if (val == LOW) 25      { 26          P1_3=0; 27      } 28      else if (val == HIGH) 29      { 30          P1_3=1; 31      } 32 } 33 // Connected to Data Flash 34 void WIZ_CS(uint8 val) 35 { 36      if (val == LOW) 37      { 38          P1_4=0; 39      } 40      else if (val == HIGH) 41      { 42          P1_4=1; 43      } 44 }   需要注意的是， CC2541 的 LCD 驱动的部分引脚与 SPI1 的几个引脚是复用的，需要将和 LCD 有关的编译项去掉，避免发生冲突，导致 SPI 不可用。具体方法为在工程选项的编译子项里，将 ”HAL_LCD=TRUE” 更改为 “HAL_LCD=FALSE” 。   程序重写完毕后，打开 TI 官方 BLE 的例程 SerialApp3 ，此例程包含 Central 和 Peripheral 两部分，原始例程可以实现串口数据透传，基于此例进行集成相对起来会比较简单。将 W5500 的驱动程序包添加到工程中，如图 5 所示。   图 5 将 W5500 部分集成并初始化 其中Ethernrt_Init函数主要负责W5500的接口和参数的初始化： 01 /* 该函数将会在任务函数的初始化函数中调用 */ 02 void Ethernrt_Init( uint8 taskID ) 03 { 04      WIZ_SPI_Init();      //初始化CC2541的SPI1作为W5500的通讯接口 05      Reset_W5500();       //复位W5500 06      set_default();   //设置初始化参数如MAC，IP地址等参数 07      set_network();       //使初始化的IP参数生效 08 09      //记录任务函数的taskID，备用 10      sendMsgTo_TaskID = taskID; 11 }   TI 的官方 BLE 例程中有比较完备的协议栈程序，提供了完备的应用函数供用户调用，用户可以在应用层添加自己的任务和事件；更改应用层数据之前我们必须了解一下 BLE 的应答机制以及 CC2541 的 OSAL 也就是系统抽象层的任务调用机制，首先 TI 已经做了大量工作，我们无需重写 BLE 协议，而只需要根据自身的需求更改相应任务参数即可，在 SimpleBLECentral_Init 函数中将 Central 的相关参数初始化，比如： GAPCentralRole_SetParameter ： 设置 Central 可以扫描到的最大从端设备数目；   继续阅读： http://www.iwiznet.cn/blog/?p=7192